JPH11190949A - 像加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents
像加熱装置及び画像形成装置Info
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- JPH11190949A JPH11190949A JP9368984A JP36898497A JPH11190949A JP H11190949 A JPH11190949 A JP H11190949A JP 9368984 A JP9368984 A JP 9368984A JP 36898497 A JP36898497 A JP 36898497A JP H11190949 A JPH11190949 A JP H11190949A
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- Control Or Security For Electrophotography (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小熱容量の像加熱装置を実現して省電力動作
を可能とし、しかも記録材に対して的確な熱供給を行っ
て、均一な像加熱を実現すること、ウエイトタイムの短
縮を可能とし、省電力で画像形成を行うとともに、フル
カラー画像のようなトナー量の多い画像に対しても高画
質を維持できるようにすること等。 【解決手段】 PID制御だけでなく、固定若しくは半
固定の電力供給を行なう。具体的にはオンDUTYに関
して、最低幅及び初期投入幅を設ける。
を可能とし、しかも記録材に対して的確な熱供給を行っ
て、均一な像加熱を実現すること、ウエイトタイムの短
縮を可能とし、省電力で画像形成を行うとともに、フル
カラー画像のようなトナー量の多い画像に対しても高画
質を維持できるようにすること等。 【解決手段】 PID制御だけでなく、固定若しくは半
固定の電力供給を行なう。具体的にはオンDUTYに関
して、最低幅及び初期投入幅を設ける。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、像加熱装置及び該
像加熱装置を備えた画像形成装置に関する。
像加熱装置を備えた画像形成装置に関する。
【0002】より詳しくは、電子写真複写機・プリンタ
・ファックス等の画像形成装置における定着装置、即ち
電子写真・静電記録・磁気記録等の適宜の画像形成プロ
セス手段により、加熱溶融性の樹脂等によりなるトナー
を用いて記録材(像担持体)の面に直接若しくは間接方
式で形成した未定着のトナー画像を記録材面に永久固着
画像として加熱定着処理する装置、画像を担持した記録
材を加熱して表面性(つや等)を改質する装置、仮定着
する装置等に関する。
・ファックス等の画像形成装置における定着装置、即ち
電子写真・静電記録・磁気記録等の適宜の画像形成プロ
セス手段により、加熱溶融性の樹脂等によりなるトナー
を用いて記録材(像担持体)の面に直接若しくは間接方
式で形成した未定着のトナー画像を記録材面に永久固着
画像として加熱定着処理する装置、画像を担持した記録
材を加熱して表面性(つや等)を改質する装置、仮定着
する装置等に関する。
【0003】
【従来の技術】加熱定着装置に代表される像加熱装置と
しては、従来から熱ローラ方式の装置やフィルム加熱方
式の装置が広く用いられている。
しては、従来から熱ローラ方式の装置やフィルム加熱方
式の装置が広く用いられている。
【0004】熱ローラ方式の装置は、内部にヒータを備
えた熱ローラ(定着ローラ)と、これに圧接する弾性を
持つ加圧ローラを基本構成とし、この一対のローラによ
りできるニップ(定着ニップ部、加熱ニップ部)に未定
着像を担持させた記録材を導入通過させることにより、
未定着像を記録材面に加熱・加圧定着させるものであ
る。
えた熱ローラ(定着ローラ)と、これに圧接する弾性を
持つ加圧ローラを基本構成とし、この一対のローラによ
りできるニップ(定着ニップ部、加熱ニップ部)に未定
着像を担持させた記録材を導入通過させることにより、
未定着像を記録材面に加熱・加圧定着させるものであ
る。
【0005】フィルム加熱方式の装置は、フィルム材を
介して或いはフィルム材により加圧部材の共働のもとで
記録材に未定着像を加熱・加圧定着させるものである。
介して或いはフィルム材により加圧部材の共働のもとで
記録材に未定着像を加熱・加圧定着させるものである。
【0006】熱ローラ方式はローラ内にハロゲンヒータ
等の熱源を用いるのが一般的であるが、これ以外に熱ロ
ーラ自身に電気抵抗を持たせてこれに電力を供給して加
熱する自己発熱ローラ方式も考案されている。
等の熱源を用いるのが一般的であるが、これ以外に熱ロ
ーラ自身に電気抵抗を持たせてこれに電力を供給して加
熱する自己発熱ローラ方式も考案されている。
【0007】また、フィルム加熱方式としてはセラミッ
クヒータを熱源として小熱容量のフィルムを加熱するも
のが広く実施されているが、特開平7−114276号
公報では金属フィルムを利用して、これを電磁誘導によ
る渦電流で自己発熱させる誘導加熱方式も開示されてい
る。
クヒータを熱源として小熱容量のフィルムを加熱するも
のが広く実施されているが、特開平7−114276号
公報では金属フィルムを利用して、これを電磁誘導によ
る渦電流で自己発熱させる誘導加熱方式も開示されてい
る。
【0008】熱ローラ方式の温度制御方法としては、ロ
ーラにサーミスター等の温度検知素子を近接させて、こ
の検知温度に応じてハロゲンヒータをオンオフさせるこ
とによってローラの温度を適正温度に制御している。ま
た自己発熱ローラ方式においては発熱体としてPTC材
料を利用して自己温調する技術も開示されている。
ーラにサーミスター等の温度検知素子を近接させて、こ
の検知温度に応じてハロゲンヒータをオンオフさせるこ
とによってローラの温度を適正温度に制御している。ま
た自己発熱ローラ方式においては発熱体としてPTC材
料を利用して自己温調する技術も開示されている。
【0009】フィルム加熱方式の温度制御方法として
は、セラミックヒータにサーミスター等の温度検知素子
を近接させて、この検知温度によってセラミックヒータ
をオンオフさせることによってニップでのフィルムの温
度を適正温度に制御する。
は、セラミックヒータにサーミスター等の温度検知素子
を近接させて、この検知温度によってセラミックヒータ
をオンオフさせることによってニップでのフィルムの温
度を適正温度に制御する。
【0010】
【発明が解決しようと課題】しかしながら上記の熱ロー
ラ方式による定着装置では、定着ローラの熱容量が大き
く、加熱に要する電力が大きくなるばかりか、ウエイト
タイムが長くなるという問題があった。
ラ方式による定着装置では、定着ローラの熱容量が大き
く、加熱に要する電力が大きくなるばかりか、ウエイト
タイムが長くなるという問題があった。
【0011】また、フルカラーの画像記録装置のよう
に、熱容量の大きな定着ローラを用いる場合、温調と定
着ローラ表面の昇温とに遅延が発生するため、定着不良
や光沢ムラやオフセット等の問題が発生していた。
に、熱容量の大きな定着ローラを用いる場合、温調と定
着ローラ表面の昇温とに遅延が発生するため、定着不良
や光沢ムラやオフセット等の問題が発生していた。
【0012】さらに自己発熱方式の定着装置においては
温度検知素子とニップ部のローラ又はフィルム表面との
間に温度差が発生しやすいために通常のフィードバック
制御を行うと、光沢ムラや定着不良やオフセット等が発
生しやすいという問題があった。
温度検知素子とニップ部のローラ又はフィルム表面との
間に温度差が発生しやすいために通常のフィードバック
制御を行うと、光沢ムラや定着不良やオフセット等が発
生しやすいという問題があった。
【0013】フィルム加熱方式においては加熱体の熱容
量が小さいために、オンデマンド定着が可能となるが、
通常のオンオフ制御を行うとフィルム温度が振動してし
まって、やはり光沢ムラや定着不良やオフセット等が発
生しやすいという問題があった。
量が小さいために、オンデマンド定着が可能となるが、
通常のオンオフ制御を行うとフィルム温度が振動してし
まって、やはり光沢ムラや定着不良やオフセット等が発
生しやすいという問題があった。
【0014】トナーの溶け具合により、定着トナー画像
の光沢が変わる場合がある。定着温度が頁内で変化し
て、紙上のトナーの光沢がムラになってしまう場合、こ
の光沢度差の不具合を「グロス差」という。紙の挿通と
ともに定着フィルム(ローラ)の温度が下がる場合、フ
ィルム一周目と二周目で光沢が変化したりする。
の光沢が変わる場合がある。定着温度が頁内で変化し
て、紙上のトナーの光沢がムラになってしまう場合、こ
の光沢度差の不具合を「グロス差」という。紙の挿通と
ともに定着フィルム(ローラ)の温度が下がる場合、フ
ィルム一周目と二周目で光沢が変化したりする。
【0015】そこで本発明は、小熱容量の像加熱装置を
実現して省電力動作を可能とし、しかも記録材に対して
的確な熱供給を行って、均一な像加熱を実現できるよう
にし、定着不良及びグロス差の改善を図ることを目的と
する。
実現して省電力動作を可能とし、しかも記録材に対して
的確な熱供給を行って、均一な像加熱を実現できるよう
にし、定着不良及びグロス差の改善を図ることを目的と
する。
【0016】また、像加熱装置や画像形成装置のウエイ
トタイムの短縮を可能とし、省電力で画像形成を行うと
ともに、フルカラー画像のようなトナー量の多い画像に
対しても高画質を維持できるようにすることを目的とす
る。
トタイムの短縮を可能とし、省電力で画像形成を行うと
ともに、フルカラー画像のようなトナー量の多い画像に
対しても高画質を維持できるようにすることを目的とす
る。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする像加熱装置及び画像形成装置である。
徴とする像加熱装置及び画像形成装置である。
【0018】(1)回転発熱部材と、これとともにニッ
プを形成して像担持体を加熱加圧せしめる回転加圧部材
と、上記ニップ近傍に設置された温度検知手段と、上記
回転発熱部材に供給する電力を調整する電力制御手段と
を有する像加熱装置であって、像加熱動作中において、
上記電力制御手段は上記温度検出手段から得る上記回転
発熱部材の温度を適正加熱温度に保つために算出される
電力供給量W、及び予め定めた複数の電力供給量Wn
(n=1、2・・・)を選択して供給することをことを
特徴とする像加熱装置。
プを形成して像担持体を加熱加圧せしめる回転加圧部材
と、上記ニップ近傍に設置された温度検知手段と、上記
回転発熱部材に供給する電力を調整する電力制御手段と
を有する像加熱装置であって、像加熱動作中において、
上記電力制御手段は上記温度検出手段から得る上記回転
発熱部材の温度を適正加熱温度に保つために算出される
電力供給量W、及び予め定めた複数の電力供給量Wn
(n=1、2・・・)を選択して供給することをことを
特徴とする像加熱装置。
【0019】即ちPID制御だけでなく、固定若しくは
半固定の電力供給を行う。具体的にはオンDUTYに関
して、最低幅及び初期投入幅を設ける。
半固定の電力供給を行う。具体的にはオンDUTYに関
して、最低幅及び初期投入幅を設ける。
【0020】上記構成において、予め定めた複数の電力
供給量Wn は回転発熱部材の温度制御に関して、フィー
ドバック制御で対処しきれない外乱に対する制御を補完
する。
供給量Wn は回転発熱部材の温度制御に関して、フィー
ドバック制御で対処しきれない外乱に対する制御を補完
する。
【0021】(2)電力供給量Wは温度検知手段から得
る回転発熱部材の温度情報を基にPID制御されること
を特徴とする(1)に記載の像加熱装置。
る回転発熱部材の温度情報を基にPID制御されること
を特徴とする(1)に記載の像加熱装置。
【0022】上記構成において、PID制御は熱容量の
小さい回転発熱部材に対して正確な制御を実現する。
小さい回転発熱部材に対して正確な制御を実現する。
【0023】(3)最低電力供給量W1 を定め、増加熱
動作中において電力供給量Wを最低電力供給量W1 を下
回る場合に、電力制御手段は最低電力供給量W1 の電力
を供給することを特徴とする(1)又は(2)に記載の
像加熱装置。
動作中において電力供給量Wを最低電力供給量W1 を下
回る場合に、電力制御手段は最低電力供給量W1 の電力
を供給することを特徴とする(1)又は(2)に記載の
像加熱装置。
【0024】上記構成において、最低電力供給量W1 は
フィードバック制御におけるアンダーショートを防止す
る。
フィードバック制御におけるアンダーショートを防止す
る。
【0025】(4)初期電力供給量W2 を定め、像加熱
動作の開始時に電力制御手段は初期電力供給量W2 の電
力を供給し、その後に温度検知手段から得る回転発熱部
材の温度を適正加熱温度に保つために算出される電力供
給量Wを供給することを特徴とする(1)乃至(3)の
何れか1つに記載の像加熱装置。
動作の開始時に電力制御手段は初期電力供給量W2 の電
力を供給し、その後に温度検知手段から得る回転発熱部
材の温度を適正加熱温度に保つために算出される電力供
給量Wを供給することを特徴とする(1)乃至(3)の
何れか1つに記載の像加熱装置。
【0026】上記構成において、初期電力供給量W2 は
フィードバック制御におけるオーバーショートを防止す
る。
フィードバック制御におけるオーバーショートを防止す
る。
【0027】(5)前回の像加熱動作時に供給した電力
より平均電力供給量Wm を計算し、電力供給量Wn (n
=1、2・・・)をWmの関数として定めることを特徴
とする(1)乃至(4)の何れか1つに記載の像加熱装
置。
より平均電力供給量Wm を計算し、電力供給量Wn (n
=1、2・・・)をWmの関数として定めることを特徴
とする(1)乃至(4)の何れか1つに記載の像加熱装
置。
【0028】上記構成において、平均電力供給量Wm は
記録材の種類に関する情報を制御に取り込み効果があ
る。
記録材の種類に関する情報を制御に取り込み効果があ
る。
【0029】(6)最低電力供給量W1 、平均電力供給
量Wm に関してW1 =αWm 、α<1を満たすことを特
徴とする(5)に記載の像加熱装置。
量Wm に関してW1 =αWm 、α<1を満たすことを特
徴とする(5)に記載の像加熱装置。
【0030】上記構成において、W1 =αWm 、α<1
を満たすことにより記録材の種類に応じて、フィードバ
ック制御のアンダーシュートを防止する効果がある。
を満たすことにより記録材の種類に応じて、フィードバ
ック制御のアンダーシュートを防止する効果がある。
【0031】(7)初期電力供給量W2 、平均電力供給
量Wm に関してW2 =Wm とする(5)又は(6)に記
載の像加熱装置。
量Wm に関してW2 =Wm とする(5)又は(6)に記
載の像加熱装置。
【0032】上記構成において、W2 =Wm を満たすこ
とにより、記録材の種類に応じて、フィードバック制御
のオーバーシュートを防止する効果がある。
とにより、記録材の種類に応じて、フィードバック制御
のオーバーシュートを防止する効果がある。
【0033】(8)金属製円筒フィルムからなる回転発
熱部材と、この金属製円筒フィルムに内包される励磁コ
イルと、この励磁コイル両端間の電圧、或いは励磁コイ
ルを流れる電流を振動させるスイッチング回路とを有
し、上記スイッチング回路は上記振動を強制振動させる
オン時間と、自由振動させるオフ時間とを連続して生成
するものであって、電力制御手段は、上記スイッチング
回路のオン時間若しくはオフ時間を変化させることによ
って回転発熱部材へ供給する電力を調整することを特徴
とする(1)乃至(7)の何れか1つに記載の像加熱装
置。
熱部材と、この金属製円筒フィルムに内包される励磁コ
イルと、この励磁コイル両端間の電圧、或いは励磁コイ
ルを流れる電流を振動させるスイッチング回路とを有
し、上記スイッチング回路は上記振動を強制振動させる
オン時間と、自由振動させるオフ時間とを連続して生成
するものであって、電力制御手段は、上記スイッチング
回路のオン時間若しくはオフ時間を変化させることによ
って回転発熱部材へ供給する電力を調整することを特徴
とする(1)乃至(7)の何れか1つに記載の像加熱装
置。
【0034】上記構成において、上記金属製円筒フィル
ムからなる回転発熱部材は熱容量を低減し、スイッチン
グ回路は励磁コイルに交番電流を供給して、金属製円筒
フィルムを誘導加熱する。
ムからなる回転発熱部材は熱容量を低減し、スイッチン
グ回路は励磁コイルに交番電流を供給して、金属製円筒
フィルムを誘導加熱する。
【0035】(9)オフ時間を不変値とし、電力供給量
に対応するオン時間で回転発熱部材へ供給する電力を調
整することを特徴とする(8)に記載の像加熱装置。
に対応するオン時間で回転発熱部材へ供給する電力を調
整することを特徴とする(8)に記載の像加熱装置。
【0036】上記構成において、オン時間を変化させる
ことにより、回転発熱部材へ供給する電力を制御する。
ことにより、回転発熱部材へ供給する電力を制御する。
【0037】(10)表面に離型層を持つフィルム状回
転加熱体と、これとともにニップを形成して像担持体を
加熱加圧せしめる回転加圧部材と、上記ニップ近傍に設
置された温度検知手段と、上記回転加熱体に供給する電
力を調整する電力制御手段とを有する像加熱装置であっ
て、一回の像加熱動作に関して上記回転加熱体の温度は
像加熱動作開始から一定の割合で上昇するように制御さ
れることを特徴とする像加熱装置。
転加熱体と、これとともにニップを形成して像担持体を
加熱加圧せしめる回転加圧部材と、上記ニップ近傍に設
置された温度検知手段と、上記回転加熱体に供給する電
力を調整する電力制御手段とを有する像加熱装置であっ
て、一回の像加熱動作に関して上記回転加熱体の温度は
像加熱動作開始から一定の割合で上昇するように制御さ
れることを特徴とする像加熱装置。
【0038】上記構成において、回転加熱体の温度を一
定の割合で上昇させることにより、回転加圧部材の温度
降下分を補う効果がある。
定の割合で上昇させることにより、回転加圧部材の温度
降下分を補う効果がある。
【0039】(11)表面に離型層を持つ回転発熱部材
であるフィルム状回転加熱体と、これとともにニップを
形成して像担持体を加熱加圧せしめる回転加圧部材と、
上記ニップ近傍に設置された温度検知手段と、上記回転
発熱部材に供給する電力を調整する電力制御手段とを有
する像加熱装置であって、上記像加熱装置は、一回の像
加熱動作に関して上記回転加熱体の温度を像加熱動作開
始から一定の割合で上昇させるように電力供給量Wを算
出することを特徴とする(1)乃至(10)の何れか1
つに記載の像加熱装置。
であるフィルム状回転加熱体と、これとともにニップを
形成して像担持体を加熱加圧せしめる回転加圧部材と、
上記ニップ近傍に設置された温度検知手段と、上記回転
発熱部材に供給する電力を調整する電力制御手段とを有
する像加熱装置であって、上記像加熱装置は、一回の像
加熱動作に関して上記回転加熱体の温度を像加熱動作開
始から一定の割合で上昇させるように電力供給量Wを算
出することを特徴とする(1)乃至(10)の何れか1
つに記載の像加熱装置。
【0040】上記構成において、回転加熱体の温度を一
定の割合で上昇させることにより、回転加圧部材の温度
降下分を補う効果がある。
定の割合で上昇させることにより、回転加圧部材の温度
降下分を補う効果がある。
【0041】(12)記録材上に未定着像を形成し、こ
の未定着像を担持した記録材を定着装置を通過させるこ
とにより未定着像を永久画像ならしめる画像形成装置で
あって、上記定着装置は(1)乃至(11)の何れか1
つに記載の像加熱装置であることを特徴とする画像形成
装置。
の未定着像を担持した記録材を定着装置を通過させるこ
とにより未定着像を永久画像ならしめる画像形成装置で
あって、上記定着装置は(1)乃至(11)の何れか1
つに記載の像加熱装置であることを特徴とする画像形成
装置。
【0042】上記構成において、(1)乃至(11)の
何れか1つに記載の像加熱装置を用いた画像形成装置
は、ウエイトタイムの短縮を可能とし、省電力で画像形
成を行うとともに、フルカラー画像のようなトナー量の
多い画像に対しても高画質の維持を可能とする。
何れか1つに記載の像加熱装置を用いた画像形成装置
は、ウエイトタイムの短縮を可能とし、省電力で画像形
成を行うとともに、フルカラー画像のようなトナー量の
多い画像に対しても高画質の維持を可能とする。
【0043】
【発明の実施の形態】〈第1の実施例〉(図1〜図8) 図1は本発明に従う像加熱装置の一例としての定着装置
100の概略構成を示す横断面模型図である。本例の定
着装置は電磁誘導を利用して渦電流を発生させて加熱す
る電磁誘導加熱方式の装置である。図2は磁界発生手段
としての励磁コイルと磁性部材である磁性コア部分の斜
視図と、励磁回路系のブロック図である。
100の概略構成を示す横断面模型図である。本例の定
着装置は電磁誘導を利用して渦電流を発生させて加熱す
る電磁誘導加熱方式の装置である。図2は磁界発生手段
としての励磁コイルと磁性部材である磁性コア部分の斜
視図と、励磁回路系のブロック図である。
【0044】1)該装置100の全体的概略構成と定着
動作 1は定着フィルムアセンブリ(加熱アセンブリ)であ
り、回転加熱部材としての円筒フィルム状抵抗体2(以
下、定着フィルムと記す)、この円筒状の定着フィルム
2を内側から支持する円筒状のフィルム支持部材3(以
下、フィルムガイドと記す)、この円筒状のフィルムガ
イド3の内側に配設した磁界発生手段としての、交番磁
束を発生する励磁コイル4と磁性コア5、等からなる。
円筒状の定着フィルム2は円筒状のフィルムガイド3に
ルーズに外嵌させてある。
動作 1は定着フィルムアセンブリ(加熱アセンブリ)であ
り、回転加熱部材としての円筒フィルム状抵抗体2(以
下、定着フィルムと記す)、この円筒状の定着フィルム
2を内側から支持する円筒状のフィルム支持部材3(以
下、フィルムガイドと記す)、この円筒状のフィルムガ
イド3の内側に配設した磁界発生手段としての、交番磁
束を発生する励磁コイル4と磁性コア5、等からなる。
円筒状の定着フィルム2は円筒状のフィルムガイド3に
ルーズに外嵌させてある。
【0045】上記の定着フィルムアセンブリ1はフィル
ムガイド3の両端側を装置の手前側と奥側の側板間に保
持させて配設してある。
ムガイド3の両端側を装置の手前側と奥側の側板間に保
持させて配設してある。
【0046】6は加圧回転部材としての弾性加圧ローラ
であり、芯金6a上にシリコーンゴム層6bを2mm被
覆させて弾性をもたせ、これを定着フィルムアセンブリ
1の下側において装置の手前側と奥側の側板間に定着フ
ィルムアセンブリ1と略並行にして軸受け保持させ、か
つ定着フィルムアセンブリ1のフィルムガイド3の下面
に定着フィルム2を挟ませて所定の押圧力をもって所定
幅の定着ニップ部Nを形成させて圧接させてある。
であり、芯金6a上にシリコーンゴム層6bを2mm被
覆させて弾性をもたせ、これを定着フィルムアセンブリ
1の下側において装置の手前側と奥側の側板間に定着フ
ィルムアセンブリ1と略並行にして軸受け保持させ、か
つ定着フィルムアセンブリ1のフィルムガイド3の下面
に定着フィルム2を挟ませて所定の押圧力をもって所定
幅の定着ニップ部Nを形成させて圧接させてある。
【0047】この加圧ローラ6は駆動源Mから駆動伝達
系を介して駆動が伝達されて矢示の時計方向に所定の周
速度で回転駆動される(加圧ローラ駆動式)。
系を介して駆動が伝達されて矢示の時計方向に所定の周
速度で回転駆動される(加圧ローラ駆動式)。
【0048】この加圧ローラ6の回転駆動に伴い、定着
フィルムアセンブリ1と加圧ローラ6との圧接部である
定着ニップ部Nにおいて、定着フィルムアセンブリ1の
フィルムガイド3にルーズに外嵌させてある円筒状の定
着フィルム2に対して回転加圧ローラ6と定着フィルム
2の外面との摩擦力で円筒状の定着フィルム2に回転力
が作用して該円筒状の定着フィルム2がフィルムガイド
3の外回りを定着ニップ部Nにおいてフィルムガイド3
の下面に対して内面が密着摺動しながら矢示の反時計方
向に加圧ローラ6の回転周速度にほぼ対応した周速度を
もって回転状態になる。
フィルムアセンブリ1と加圧ローラ6との圧接部である
定着ニップ部Nにおいて、定着フィルムアセンブリ1の
フィルムガイド3にルーズに外嵌させてある円筒状の定
着フィルム2に対して回転加圧ローラ6と定着フィルム
2の外面との摩擦力で円筒状の定着フィルム2に回転力
が作用して該円筒状の定着フィルム2がフィルムガイド
3の外回りを定着ニップ部Nにおいてフィルムガイド3
の下面に対して内面が密着摺動しながら矢示の反時計方
向に加圧ローラ6の回転周速度にほぼ対応した周速度を
もって回転状態になる。
【0049】図2の励磁回路系において、7は励磁コイ
ル4に接続した励磁回路であり、この励磁回路7は80
KHzの交番電流を励磁コイル4へ供給できるようにな
っている。Sは電源である。
ル4に接続した励磁回路であり、この励磁回路7は80
KHzの交番電流を励磁コイル4へ供給できるようにな
っている。Sは電源である。
【0050】8は温度検知素子としてのNTC素子(Ne
gative Temperature Coefficient:負性温度係数素子)
であり、図1のように定着ニップ部Nよりも定着フィル
ム移動方向下流側で定着ニップ部Nの近傍位置において
フィルムガイド3の外面に露呈させて配設してあり、回
転する定着フィルム2の裏面に接触し、定着フィルム2
の温度を電圧に変換してマイコン9に伝えている。
gative Temperature Coefficient:負性温度係数素子)
であり、図1のように定着ニップ部Nよりも定着フィル
ム移動方向下流側で定着ニップ部Nの近傍位置において
フィルムガイド3の外面に露呈させて配設してあり、回
転する定着フィルム2の裏面に接触し、定着フィルム2
の温度を電圧に変換してマイコン9に伝えている。
【0051】10は矩形波発生回路で、マイコン9から
の情報によって矩形波のデューティー比を変化させて励
磁回路7内のスイッチング素子を制御する。
の情報によって矩形波のデューティー比を変化させて励
磁回路7内のスイッチング素子を制御する。
【0052】励磁コイル4は励磁回路7から供給される
交番電流によって交番磁束を発生する。その交番磁束は
定着ニップ部Nの位置に対応している磁性コア5により
定着ニップ部N近傍に集中して分布する。fは発生交番
磁束を表している。
交番電流によって交番磁束を発生する。その交番磁束は
定着ニップ部Nの位置に対応している磁性コア5により
定着ニップ部N近傍に集中して分布する。fは発生交番
磁束を表している。
【0053】交番磁束fは定着フィルム2の後述する電
磁誘導発熱性層である抵抗体層に渦電流を発生させる。
その渦電流は抵抗体層の固有抵抗によって抵抗体層にジ
ュール熱を発生させる。即ち定着フィルム2が電磁誘導
発熱する。この定着フィルム2の電磁誘導発熱は交番磁
束fを集中して分布させた定着ニップ部N近傍において
集中的に生じて定着ニップ部Nが高効率に加熱される。
磁誘導発熱性層である抵抗体層に渦電流を発生させる。
その渦電流は抵抗体層の固有抵抗によって抵抗体層にジ
ュール熱を発生させる。即ち定着フィルム2が電磁誘導
発熱する。この定着フィルム2の電磁誘導発熱は交番磁
束fを集中して分布させた定着ニップ部N近傍において
集中的に生じて定着ニップ部Nが高効率に加熱される。
【0054】而して、加圧ローラ6が回転駆動され、そ
れに伴って円筒状の定着フィルム2がフィルムガイド3
の外回りを回転し、励磁回路7から励磁コイル4への給
電により上記のように定着フィルム2の電磁誘導発熱が
なされて定着ニップ部Nが所定の温度に立ち上がって温
調された状態、本実施例では定着フィルム2が定着温度
である180℃に温調制御された状態において、画像形
成手段部側から搬送された未定着トナー画像tが形成さ
れた記録材Pが定着ニップ部Nの定着フィルム2と加圧
ローラ6との間に画像面が上向き、即ち定着フィルム2
面に対向して導入され、定着ニップ部Nにおいて画像面
が定着フィルム2の外面に密着して定着フィルム2と一
緒に定着ニップ部Nを挟持搬送されていく。この定着ニ
ップ部Nを定着フィルム2と一緒に記録材Pが挟持搬送
されていく過程において定着フィルム2の電磁誘導発熱
で加熱されて記録材P上の未定着トナー画像tが加熱定
着される。記録材Pは定着ニップ部Nを通過すると回転
定着フィルム2の外面から分離して排出搬送されてい
く。
れに伴って円筒状の定着フィルム2がフィルムガイド3
の外回りを回転し、励磁回路7から励磁コイル4への給
電により上記のように定着フィルム2の電磁誘導発熱が
なされて定着ニップ部Nが所定の温度に立ち上がって温
調された状態、本実施例では定着フィルム2が定着温度
である180℃に温調制御された状態において、画像形
成手段部側から搬送された未定着トナー画像tが形成さ
れた記録材Pが定着ニップ部Nの定着フィルム2と加圧
ローラ6との間に画像面が上向き、即ち定着フィルム2
面に対向して導入され、定着ニップ部Nにおいて画像面
が定着フィルム2の外面に密着して定着フィルム2と一
緒に定着ニップ部Nを挟持搬送されていく。この定着ニ
ップ部Nを定着フィルム2と一緒に記録材Pが挟持搬送
されていく過程において定着フィルム2の電磁誘導発熱
で加熱されて記録材P上の未定着トナー画像tが加熱定
着される。記録材Pは定着ニップ部Nを通過すると回転
定着フィルム2の外面から分離して排出搬送されてい
く。
【0055】2)定着フィルム2 図3は本例における定着フィルム2の層構成模型図であ
る。
る。
【0056】本例の定着フィルム2は、透磁率の比較的
高い抵抗体、例えばニッケルからなる厚み50μmの抵
抗体層(以下、発熱層と記す)2aと、その外表面を被
覆させたシリコーンゴムからなる弾性層2bと、更にそ
の外表面を被覆させたフッ素樹脂の離型層2cからなる
3層複合構造のものである。離型層2c側が外面側、発
熱層2a側が内面側である。
高い抵抗体、例えばニッケルからなる厚み50μmの抵
抗体層(以下、発熱層と記す)2aと、その外表面を被
覆させたシリコーンゴムからなる弾性層2bと、更にそ
の外表面を被覆させたフッ素樹脂の離型層2cからなる
3層複合構造のものである。離型層2c側が外面側、発
熱層2a側が内面側である。
【0057】前述したように、抵抗体である発熱層2a
に交番磁束fが作用することで該発熱層2aに渦電流が
発生して該発熱層2aが発熱する。その熱が弾性層2b
・離型層2cを介して定着ニップ部Nを加熱し、該定着
ニップ部Nに通紙される被加熱材としての記録材Pを加
熱してトナー画像tの加熱定着がなされる。
に交番磁束fが作用することで該発熱層2aに渦電流が
発生して該発熱層2aが発熱する。その熱が弾性層2b
・離型層2cを介して定着ニップ部Nを加熱し、該定着
ニップ部Nに通紙される被加熱材としての記録材Pを加
熱してトナー画像tの加熱定着がなされる。
【0058】抵抗体である発熱層2aは、ニッケル以外
にも10-5〜10-10 Ω・mの電気良導体である金属、
金属化合物、有機導電体であればよく、より好ましくは
透磁率が高い強磁性を示す鉄、コバルト等の純金属若し
くはそれらの化合物を用いることができる。
にも10-5〜10-10 Ω・mの電気良導体である金属、
金属化合物、有機導電体であればよく、より好ましくは
透磁率が高い強磁性を示す鉄、コバルト等の純金属若し
くはそれらの化合物を用いることができる。
【0059】この発熱層2aの厚みは薄くすると十分な
磁路が確保できなくなり、外部へ磁束が洩れて発熱体自
身の発熱エネルギーは小さくなる場合があり、また厚く
すると熱容量が大きくなり昇温に要する時間が長くなる
傾向がある。
磁路が確保できなくなり、外部へ磁束が洩れて発熱体自
身の発熱エネルギーは小さくなる場合があり、また厚く
すると熱容量が大きくなり昇温に要する時間が長くなる
傾向がある。
【0060】従って、発熱層2aの厚みは用いた材料の
比熱、密度、透磁率、抵抗率の値によって適正値があ
り、本実施例では10〜100μmの厚みの範囲で、3
℃/sec以上の昇温速度を得ることができた。
比熱、密度、透磁率、抵抗率の値によって適正値があ
り、本実施例では10〜100μmの厚みの範囲で、3
℃/sec以上の昇温速度を得ることができた。
【0061】弾性層2bは、その硬度が高すぎると記録
材あるいはトナー層の凹凸に追従しきれず画像光沢ムラ
が発生してしまう。そこで、弾性層2bの硬度としては
60°(JIS−A)以下、より好ましくは45°(J
IS−A)以下がよい。
材あるいはトナー層の凹凸に追従しきれず画像光沢ムラ
が発生してしまう。そこで、弾性層2bの硬度としては
60°(JIS−A)以下、より好ましくは45°(J
IS−A)以下がよい。
【0062】弾性層2bの熱伝導率λに関しては、 6×10-4〜2×10-3[cal/cm・sec・de
g.] がよい。
g.] がよい。
【0063】熱伝導率λが6×10-4[cal/cm・
sec・deg.]よりも小さい場合には、熱抵抗が大
きく、定着フィルム2の表層における温度上昇が遅くな
る。離型層2cは、PFA、PTFE、FEP等のフッ
素樹脂以外に、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、フッ
素ゴム、シリコーンゴム等の離型性かつ耐熱性のよい材
料を選択することができる。
sec・deg.]よりも小さい場合には、熱抵抗が大
きく、定着フィルム2の表層における温度上昇が遅くな
る。離型層2cは、PFA、PTFE、FEP等のフッ
素樹脂以外に、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、フッ
素ゴム、シリコーンゴム等の離型性かつ耐熱性のよい材
料を選択することができる。
【0064】離型層2cの厚さは20〜100μmが好
ましく、厚さが20μmよりも小さいと塗膜の塗ムラで
離型性の悪い部分ができたり、耐久性が不足するといっ
た問題が発生する。また、100μmを越えると熱伝導
が悪化するという問題が発生し、特に樹脂系の離型層の
場合は硬度が高くなりすぎ、弾性層2bの効果がなくな
ってしまう。
ましく、厚さが20μmよりも小さいと塗膜の塗ムラで
離型性の悪い部分ができたり、耐久性が不足するといっ
た問題が発生する。また、100μmを越えると熱伝導
が悪化するという問題が発生し、特に樹脂系の離型層の
場合は硬度が高くなりすぎ、弾性層2bの効果がなくな
ってしまう。
【0065】また、図4に示すように、上記図3の層構
成の定着フィルム2の内面側(発熱層2aの自由面側)
に更に断熱層2dを設けてもよい。断熱層2dを設けた
場合、発熱層2aに発生した熱による励磁コイル4・磁
性コア5の昇温を防止(あるいは緩和)できるため、安
定した加熱をすることができる。
成の定着フィルム2の内面側(発熱層2aの自由面側)
に更に断熱層2dを設けてもよい。断熱層2dを設けた
場合、発熱層2aに発生した熱による励磁コイル4・磁
性コア5の昇温を防止(あるいは緩和)できるため、安
定した加熱をすることができる。
【0066】断熱層2dとしてはフッ素樹脂、ポリイミ
ド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PE
EK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂、PFA樹脂、PT
FE樹脂、FEP樹脂などの耐熱樹脂がよい。断熱層2
dの厚さとしては10〜1000μmが好ましい。断熱
層2dの厚さが10μmよりも小さい場合には断熱効果
が得られず、また、耐久性も不足する。一方、1000
μmを超えると磁性コア5から発熱層2aの距離が大き
くなり、磁束が十分に発熱層2aに到達しなくなる。
ド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PE
EK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂、PFA樹脂、PT
FE樹脂、FEP樹脂などの耐熱樹脂がよい。断熱層2
dの厚さとしては10〜1000μmが好ましい。断熱
層2dの厚さが10μmよりも小さい場合には断熱効果
が得られず、また、耐久性も不足する。一方、1000
μmを超えると磁性コア5から発熱層2aの距離が大き
くなり、磁束が十分に発熱層2aに到達しなくなる。
【0067】3)フィルムガイド3 フィルムガイド3は下側と上側の横断面略半円弧状樋型
の成形部材3a・3bを重ね合わせることにより、両者
3a・3bで略円筒体を構成させてある。フィルムガイ
ド3はこれにルーズに外嵌させた円筒状の定着フィルム
2の支持、定着フィルム2の回転時の搬送安定性を図る
役目をする。
の成形部材3a・3bを重ね合わせることにより、両者
3a・3bで略円筒体を構成させてある。フィルムガイ
ド3はこれにルーズに外嵌させた円筒状の定着フィルム
2の支持、定着フィルム2の回転時の搬送安定性を図る
役目をする。
【0068】下側のフィルムガイド半体3aは定着ニッ
プ部Nへの加圧、磁場発生手段としての励磁コイル4・
磁性コア5の支持部材の役目もし、磁束の通過を妨げな
い絶縁性の部材であり、高い加重に耐えられる、耐熱性
のある材料が用いられる。
プ部Nへの加圧、磁場発生手段としての励磁コイル4・
磁性コア5の支持部材の役目もし、磁束の通過を妨げな
い絶縁性の部材であり、高い加重に耐えられる、耐熱性
のある材料が用いられる。
【0069】例えば、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポ
リイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹
脂、PEEK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂、PFA樹
脂、PTFE樹脂、FEP樹脂、LCP樹脂などを選択
するとよい。
リイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹
脂、PEEK樹脂、PES樹脂、PPS樹脂、PFA樹
脂、PTFE樹脂、FEP樹脂、LCP樹脂などを選択
するとよい。
【0070】上側のフィルムガイド半体3bも同材料で
構成することができる。上側のフィルムガイド半体3b
は省略した装置構成にすることもできる。
構成することができる。上側のフィルムガイド半体3b
は省略した装置構成にすることもできる。
【0071】4)励磁コイル4と磁性コア5 磁界発生手段は励磁コイル4と磁性コア5で構成させて
ある。
ある。
【0072】励磁コイル4としては加熱に十分な交番磁
束を発生するものでなければならないが、そのためには
抵抗成分を低く、インダクタンス成分を高くとる必要が
ある。本実施例では励磁コイル4の芯線として線径φ1
が0.2mmの銅線に耐熱絶縁被覆を施した細線を束ね
て束線径φ2を3mmにした高周波用のものを用いて、
定着ニップ部Nを周回するように10回巻いてある。
束を発生するものでなければならないが、そのためには
抵抗成分を低く、インダクタンス成分を高くとる必要が
ある。本実施例では励磁コイル4の芯線として線径φ1
が0.2mmの銅線に耐熱絶縁被覆を施した細線を束ね
て束線径φ2を3mmにした高周波用のものを用いて、
定着ニップ部Nを周回するように10回巻いてある。
【0073】励磁コイル4は本例の場合は、円筒状のフ
ィルムガイド3の内面の略下半面形状に略対応させて舟
形に電線を巻回して構成したものであり、この舟形の励
磁コイル4を円筒状のフィルムガイド3内の略下半面部
に位置させて保持させてある。磁性コア5はこの舟形の
励磁コイル4内の略中央部に位置させてある。
ィルムガイド3の内面の略下半面形状に略対応させて舟
形に電線を巻回して構成したものであり、この舟形の励
磁コイル4を円筒状のフィルムガイド3内の略下半面部
に位置させて保持させてある。磁性コア5はこの舟形の
励磁コイル4内の略中央部に位置させてある。
【0074】磁性コア5は励磁コイル4で発生する磁束
を効率よく定着フィルム2に導くための高透磁率磁性部
材である。本例のものはフェライトコアである。
を効率よく定着フィルム2に導くための高透磁率磁性部
材である。本例のものはフェライトコアである。
【0075】5)電力制御 ここで、電力供給量Wは電圧印加時間aで一義的に制御
されるので、以下では電力供給量Wを電圧印加時間aと
して説明する。
されるので、以下では電力供給量Wを電圧印加時間aと
して説明する。
【0076】前述したように励磁コイル4は励磁回路7
から供給される交番電流によって交番磁束fを発生し、
交番磁束は定着フィルム2の発熱層2aに渦電流を発生
させる。この渦電流は発熱層2aの固有抵抗によってジ
ュール熱を発生させて、弾性層2b、離型層2cを介し
て定着ニップ部Nに搬送される記録材Pと記録材P上の
トナーTを加熱することができる。
から供給される交番電流によって交番磁束fを発生し、
交番磁束は定着フィルム2の発熱層2aに渦電流を発生
させる。この渦電流は発熱層2aの固有抵抗によってジ
ュール熱を発生させて、弾性層2b、離型層2cを介し
て定着ニップ部Nに搬送される記録材Pと記録材P上の
トナーTを加熱することができる。
【0077】定着フィルム2の発熱層2aで発生する熱
エネルギーは渦電流の大きさの二乗に比例し、渦電流の
大きさは交番磁束のエネルギーに比例するので、定着フ
ィルム2の温度を上昇させる時は励磁コイル4への磁界
エネルギーを増加させて、逆に温度を下げる場合には磁
界エネルギーを減少させればよい。
エネルギーは渦電流の大きさの二乗に比例し、渦電流の
大きさは交番磁束のエネルギーに比例するので、定着フ
ィルム2の温度を上昇させる時は励磁コイル4への磁界
エネルギーを増加させて、逆に温度を下げる場合には磁
界エネルギーを減少させればよい。
【0078】この磁界エネルギーの加減は励磁コイル4
に印加する電圧を加減しても良いし、電流を加減しても
良い。
に印加する電圧を加減しても良いし、電流を加減しても
良い。
【0079】通常の電灯線を利用する場合には定電圧源
と考えられるので、安価に回路を構成するには励磁コイ
ル4に流す電流を加減するのが好ましい。
と考えられるので、安価に回路を構成するには励磁コイ
ル4に流す電流を加減するのが好ましい。
【0080】これらの電磁回路が共振条件を満たす範囲
で考える場合、上記の電流の加減は励磁コイル4に与え
る電圧の印加時間の長短で制御可能である。即ち、電磁
回路における磁界の振動周期に同期してスイッチング
し、図5に示す電圧印加時間aや解放時間bを変化させ
ることによって、定着フィルム2の温度を変えることが
できる。本例では解放時間bを固定して6msとし、電
圧印加時間aを1〜15msの間で制御可能としてい
る。
で考える場合、上記の電流の加減は励磁コイル4に与え
る電圧の印加時間の長短で制御可能である。即ち、電磁
回路における磁界の振動周期に同期してスイッチング
し、図5に示す電圧印加時間aや解放時間bを変化させ
ることによって、定着フィルム2の温度を変えることが
できる。本例では解放時間bを固定して6msとし、電
圧印加時間aを1〜15msの間で制御可能としてい
る。
【0081】マイコン9はNTC素子8から得た定着フ
ィルム2の温度を一定の周期でサンプリングして、この
情報に対して上記電圧印加時間aを算出し矩形波発生回
路10から出力する。
ィルム2の温度を一定の周期でサンプリングして、この
情報に対して上記電圧印加時間aを算出し矩形波発生回
路10から出力する。
【0082】電圧印加時間aの算出方法としては、像加
熱を可能にする適正温度(定着温度)とサンプリングさ
れた温度との差を時間順にΔk-2 、Δk-1 、Δk とした
場合に、前回の電圧印加時間ak に対して .βΔk ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥比例制御量 .γ(Δk-1 −Δk )‥‥‥‥‥‥‥微分制御量 .δ(Δk-2 +Δk-1 +Δk )‥‥積分制御量 を加減乗算して今回の印加時間aを決定する所謂PID
制御(Proportional Integral Differential:比例・積
分・微分)を採用している。
熱を可能にする適正温度(定着温度)とサンプリングさ
れた温度との差を時間順にΔk-2 、Δk-1 、Δk とした
場合に、前回の電圧印加時間ak に対して .βΔk ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥比例制御量 .γ(Δk-1 −Δk )‥‥‥‥‥‥‥微分制御量 .δ(Δk-2 +Δk-1 +Δk )‥‥積分制御量 を加減乗算して今回の印加時間aを決定する所謂PID
制御(Proportional Integral Differential:比例・積
分・微分)を採用している。
【0083】本例の特徴は図6のフローチャートに示す
ように、電圧印加時間aに関して下限値a1 (=予め定
めた電力供給量W1 、下限値(定数値))を定めて、上
記PID制御による電圧印加時間(=算出される電力供
給量、PIDにより算出されるフィードバック方式の可
変値)が定着動作中においてa1 より下回る場合には、
上記PID制御に優先してa1 の制御幅で電圧を印加す
ることにある。
ように、電圧印加時間aに関して下限値a1 (=予め定
めた電力供給量W1 、下限値(定数値))を定めて、上
記PID制御による電圧印加時間(=算出される電力供
給量、PIDにより算出されるフィードバック方式の可
変値)が定着動作中においてa1 より下回る場合には、
上記PID制御に優先してa1 の制御幅で電圧を印加す
ることにある。
【0084】この電圧印加時間a1 は上記画像形成装置
で画像形成する記録材のうち、代表紙である80g/m
2 の紙に対して与える電力の85%に相当するように設
定してある。
で画像形成する記録材のうち、代表紙である80g/m
2 の紙に対して与える電力の85%に相当するように設
定してある。
【0085】これは上記画像形成装置で例えば10枚連
続で定着不良が発生しないように画像形成した場合に定
着装置で消費する平均出力の85%の出力になるように
電圧印加時間aを調整して求めることができる。
続で定着不良が発生しないように画像形成した場合に定
着装置で消費する平均出力の85%の出力になるように
電圧印加時間aを調整して求めることができる。
【0086】この設定値を低くすると、記録材侵入時に
みられるような定着フィルム2の温度が急激に変化した
時に制御が振動してアンダーシュートが発生しやすくな
り、また高く設定すると定着フィルム2の温度が上昇し
てPID制御のようなフィードバックが効かなくなって
しまう。
みられるような定着フィルム2の温度が急激に変化した
時に制御が振動してアンダーシュートが発生しやすくな
り、また高く設定すると定着フィルム2の温度が上昇し
てPID制御のようなフィードバックが効かなくなって
しまう。
【0087】上記設定値は60〜130g/m2 の記録
材に対して、これらの問題が発生しない値を選んでい
る。
材に対して、これらの問題が発生しない値を選んでい
る。
【0088】このように最低電力供給量a1 を設定する
ことにより、本例のような定着フィルム自身が発熱体で
ある定着装置においては、ニップ部の急激な温度変化を
防止することができる。
ことにより、本例のような定着フィルム自身が発熱体で
ある定着装置においては、ニップ部の急激な温度変化を
防止することができる。
【0089】図7はPID制御だけで本構成の定着装置
を制御した場合の供給電力とニップ部のフィルム表面温
度変化を表したものであり、図8は上記最低供給電力a
1 を340Wに設定して制御したものである。時間軸は
上記画像形成装置において1枚のA3サイズ紙に画像形
成する時の紙先端が定着装置に挿入してからの時間であ
る。
を制御した場合の供給電力とニップ部のフィルム表面温
度変化を表したものであり、図8は上記最低供給電力a
1 を340Wに設定して制御したものである。時間軸は
上記画像形成装置において1枚のA3サイズ紙に画像形
成する時の紙先端が定着装置に挿入してからの時間であ
る。
【0090】両図を比較して明らかなように、ニップ部
のフィルム温度が前者は定着適正温度である190℃か
ら大きく下回り、定着可能温度である180℃までも確
保できないために、画像上に未定着部分が存在してしま
うのに対して、本発明の構成である後者は常時180℃
を確保できるために、良好な定着性を維持できる。
のフィルム温度が前者は定着適正温度である190℃か
ら大きく下回り、定着可能温度である180℃までも確
保できないために、画像上に未定着部分が存在してしま
うのに対して、本発明の構成である後者は常時180℃
を確保できるために、良好な定着性を維持できる。
【0091】<第2の実施例>(図9・図10) 図9は本実施例における電力制御方法を示すフローチャ
ートである。定着装置の構成は第1の実施例のものと同
様である。
ートである。定着装置の構成は第1の実施例のものと同
様である。
【0092】本実施例における電力制御方法の特徴は第
1の実施例における制御方法に加えて、紙先端における
初期電力供給時間a2 を規定しているところにある。
1の実施例における制御方法に加えて、紙先端における
初期電力供給時間a2 を規定しているところにある。
【0093】紙先端が定着ニップに突入するとNTC素
子は定着フィルムの急激な温度低下をとらえて、通常の
PID制御によればマイコンは最大に近い電源供給時間
を設定する。しかしながら本例のように定着フィルムが
発熱する自己発熱型の定着装置においては、ニップ部に
はエネルギーが供給され続けるために、NTC素子が検
知したほど温度変化が大きくないのが実験により確かめ
られた。
子は定着フィルムの急激な温度低下をとらえて、通常の
PID制御によればマイコンは最大に近い電源供給時間
を設定する。しかしながら本例のように定着フィルムが
発熱する自己発熱型の定着装置においては、ニップ部に
はエネルギーが供給され続けるために、NTC素子が検
知したほど温度変化が大きくないのが実験により確かめ
られた。
【0094】そこで初期電力供給時間a2 を設けて、制
御が過敏にならない工夫をしている。初期電力供給時間
a2 の選び方としては、実験により予めテーブルを作成
しておいてもよいが、本実施例では前回の電力供給時間
の平均を算出して、これを用いる。このようにすること
により、紙の種類が変化した場合においても柔軟に初期
電力供給時間a2 を設定することが可能となり、図10
に示すように紙先端部での温度上昇が軽減される。従来
のようにPID制御単独で行った場合、紙先端部でトナ
ー像に対して過剰加熱が行われてホットオフセット現象
が見られる場合があったが、本実施例によれば広範囲の
紙種に対して良好な画像が得られる。
御が過敏にならない工夫をしている。初期電力供給時間
a2 の選び方としては、実験により予めテーブルを作成
しておいてもよいが、本実施例では前回の電力供給時間
の平均を算出して、これを用いる。このようにすること
により、紙の種類が変化した場合においても柔軟に初期
電力供給時間a2 を設定することが可能となり、図10
に示すように紙先端部での温度上昇が軽減される。従来
のようにPID制御単独で行った場合、紙先端部でトナ
ー像に対して過剰加熱が行われてホットオフセット現象
が見られる場合があったが、本実施例によれば広範囲の
紙種に対して良好な画像が得られる。
【0095】<第3の実施例>(図11) 本実施例においては前記実施例の特徴に加えて、像加熱
動作時の制御目標である定着温度を一定の割合で上昇さ
せる。この目的は、像加熱動作にともない熱源を持たな
い加圧ローラの温度降下を補正して、記録材である紙に
与える熱量を一定に保つことにある。
動作時の制御目標である定着温度を一定の割合で上昇さ
せる。この目的は、像加熱動作にともない熱源を持たな
い加圧ローラの温度降下を補正して、記録材である紙に
与える熱量を一定に保つことにある。
【0096】従来の制御によれば前述図7に見られるよ
うに定着フィルム表面の温度は紙先端から後端にかけて
やや低下する傾向があり、紙に与えられる熱量としては
先端が多く、後端が少ない。定着フィルムに弾性層等の
熱伝導率の低い層を厚く設けた場合にはこの傾向は顕著
になる。
うに定着フィルム表面の温度は紙先端から後端にかけて
やや低下する傾向があり、紙に与えられる熱量としては
先端が多く、後端が少ない。定着フィルムに弾性層等の
熱伝導率の低い層を厚く設けた場合にはこの傾向は顕著
になる。
【0097】このような場合、特にフルカラー画像を得
る画像形成装置では、トナー像が重なり合って多くの熱
量が必要であるために、十分に定着されずに定着不良
や、色再現性が乏しくなる場合がある。また先端と後端
の温度差が生じた場合、トナー像の状態がそれぞれで異
なるために光沢に差がでて均一な画像が得られないとい
う問題がある。
る画像形成装置では、トナー像が重なり合って多くの熱
量が必要であるために、十分に定着されずに定着不良
や、色再現性が乏しくなる場合がある。また先端と後端
の温度差が生じた場合、トナー像の状態がそれぞれで異
なるために光沢に差がでて均一な画像が得られないとい
う問題がある。
【0098】本発明の定着方式は熱容量の小さいフィル
ムの自己発熱によるものであり、紙1枚分の短い通紙時
間内においても定着フィルムの温度を変化させることが
可能である。
ムの自己発熱によるものであり、紙1枚分の短い通紙時
間内においても定着フィルムの温度を変化させることが
可能である。
【0099】図11は制御温度を2.5℃/secの割
合で上昇させる制御を前記第2の実施例に付加した場合
のニップ部の定着フィルム表面温度と供給電力を表した
図である。
合で上昇させる制御を前記第2の実施例に付加した場合
のニップ部の定着フィルム表面温度と供給電力を表した
図である。
【0100】定着フィルム表面温度は制御温度を上昇さ
せることによって、前記図10に見られる下降傾向から
上昇傾向に転じさせることができる。
せることによって、前記図10に見られる下降傾向から
上昇傾向に転じさせることができる。
【0101】これによって加圧ローラの温度下降分を補
正して、記録材に均一な熱量を与えて先後端ともに一様
な画像を得ることができる。
正して、記録材に均一な熱量を与えて先後端ともに一様
な画像を得ることができる。
【0102】〈第4の実施例〉(図12) 本実施例は前記第1ないし第3の実施例の定着装置10
0を具備させた画像形成装置の一例の概略構成図であ
る。
0を具備させた画像形成装置の一例の概略構成図であ
る。
【0103】本例の画像形成装置は、最大通紙幅がA4
サイズ紙、印字速度が毎分3枚の電子写真4色フルカラ
ープリンターである。
サイズ紙、印字速度が毎分3枚の電子写真4色フルカラ
ープリンターである。
【0104】101は有機感光体やアモルファスシリコ
ンでできた電子写真感光体ドラム(像担持体)であり、
矢示の時計方向に所定のプロセススピード(周速度)で
回転駆動される。
ンでできた電子写真感光体ドラム(像担持体)であり、
矢示の時計方向に所定のプロセススピード(周速度)で
回転駆動される。
【0105】感光体ドラム101はその回転過程で帯電
ローラ等の帯電装置102で所定の極性・電位の一様な
帯電処理を受ける。
ローラ等の帯電装置102で所定の極性・電位の一様な
帯電処理を受ける。
【0106】次いでその帯電処理面にレーザスキャナー
110から出力されるレーザ光103による、目的の画
像情報の走査露光処理を受ける。レーザスキャナー11
0は不図示の画像読取装置等の画像信号発生装置からの
目的画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して
変調(オン/オフ)したレーザ光103を出力して回転
感光体ドラム面を走査露光するもので、この走査露光に
より回転感光体ドラム101面に走査露光した目的画像
情報に対応した静電潜像が形成される。109はレーザ
スキャナー110からの出力レーザ光を感光体ドラム1
01の露光位置に偏向させるミラーである。
110から出力されるレーザ光103による、目的の画
像情報の走査露光処理を受ける。レーザスキャナー11
0は不図示の画像読取装置等の画像信号発生装置からの
目的画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して
変調(オン/オフ)したレーザ光103を出力して回転
感光体ドラム面を走査露光するもので、この走査露光に
より回転感光体ドラム101面に走査露光した目的画像
情報に対応した静電潜像が形成される。109はレーザ
スキャナー110からの出力レーザ光を感光体ドラム1
01の露光位置に偏向させるミラーである。
【0107】フルカラー画像形成の場合は、目的のフル
カラー画像の第1の色分解成分画像、例えばイエロー成
分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、その潜
像が4色カラー現像装置104のうちのイエロー現像器
104Yの作動でイエロートナー画像として現像され
る。そのイエロートナー画像は感光体ドラム101と中
間転写体ドラム105との接触部(或は近接部)である
一次転写部T1において中間転写体ドラム105の面に
転写される。中間転写体ドラム105面に対するトナー
画像転写後の回転感光体ドラム101面はクリーナ10
7により転写残りトナー等の付着残留物の除去を受けて
清掃される。
カラー画像の第1の色分解成分画像、例えばイエロー成
分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、その潜
像が4色カラー現像装置104のうちのイエロー現像器
104Yの作動でイエロートナー画像として現像され
る。そのイエロートナー画像は感光体ドラム101と中
間転写体ドラム105との接触部(或は近接部)である
一次転写部T1において中間転写体ドラム105の面に
転写される。中間転写体ドラム105面に対するトナー
画像転写後の回転感光体ドラム101面はクリーナ10
7により転写残りトナー等の付着残留物の除去を受けて
清掃される。
【0108】上記のような帯電・走査露光・現像・一次
転写・清掃のプロセスサイクルが、目的のフルカラー画
像の、第2の色分解成分画像(例えばマゼンタ成分画
像、マゼンタ現像器104Mが作動)、第3の色分解成
分画像(例えばシアン成分画像、シアン現像器104C
が作動)、第4の色分解成分画像(例えば黒成分画像、
黒現像器104BKが作動)の各色分解成分画像につい
て順次に実行され、中間転写体ドラム105面にイエロ
ートナー画像・マゼンタトナー画像・シアントナー画像
・黒トナー画像の都合4色のトナー画像が順次重ねて転
写されて、目的のフルカラー画像に対応したカラートナ
ー画像が合成形成される。
転写・清掃のプロセスサイクルが、目的のフルカラー画
像の、第2の色分解成分画像(例えばマゼンタ成分画
像、マゼンタ現像器104Mが作動)、第3の色分解成
分画像(例えばシアン成分画像、シアン現像器104C
が作動)、第4の色分解成分画像(例えば黒成分画像、
黒現像器104BKが作動)の各色分解成分画像につい
て順次に実行され、中間転写体ドラム105面にイエロ
ートナー画像・マゼンタトナー画像・シアントナー画像
・黒トナー画像の都合4色のトナー画像が順次重ねて転
写されて、目的のフルカラー画像に対応したカラートナ
ー画像が合成形成される。
【0109】中間転写体ドラム105は、金属ドラム上
に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層を有するもので、感光
体ドラム101に接触して或は近接して感光体ドラム1
01と略同じ周速度で矢示の反時計方向に回転駆動さ
れ、中間転写体ドラム105の金属ドラムにバイアス電
位を与えて感光体ドラム101との電位差で感光体ドラ
ム101側のトナー画像を該中間転写体ドラム105面
側に転写させる。
に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層を有するもので、感光
体ドラム101に接触して或は近接して感光体ドラム1
01と略同じ周速度で矢示の反時計方向に回転駆動さ
れ、中間転写体ドラム105の金属ドラムにバイアス電
位を与えて感光体ドラム101との電位差で感光体ドラ
ム101側のトナー画像を該中間転写体ドラム105面
側に転写させる。
【0110】上記の回転中間転写体ドラム105面に合
成形成されたカラートナー画像は、該回転中間転写体ド
ラム105と転写ローラ106との接触ニップ部である
二次転写部T2において、該二次転写部T2に不図示の
給紙部から所定のタイミングで送り込まれた記録材Pの
面に転写されていく。転写ローラ106は記録材Pの背
面からトナーと逆極性の電荷を供給することで中間転写
体ドラム105面側から記録材P側へ合成カラートナー
画像を順次に一括転写する。
成形成されたカラートナー画像は、該回転中間転写体ド
ラム105と転写ローラ106との接触ニップ部である
二次転写部T2において、該二次転写部T2に不図示の
給紙部から所定のタイミングで送り込まれた記録材Pの
面に転写されていく。転写ローラ106は記録材Pの背
面からトナーと逆極性の電荷を供給することで中間転写
体ドラム105面側から記録材P側へ合成カラートナー
画像を順次に一括転写する。
【0111】二次転写部T2を通過した記録材Pは中間
転写体ドラム105の面から分離されて、前述実施例の
電磁誘導加熱方式の加熱定着装置100へ導入され、未
定着トナー画像の加熱定着処理を受けてカラー画像形成
物として機外の不図示の排紙トレーに排出される。
転写体ドラム105の面から分離されて、前述実施例の
電磁誘導加熱方式の加熱定着装置100へ導入され、未
定着トナー画像の加熱定着処理を受けてカラー画像形成
物として機外の不図示の排紙トレーに排出される。
【0112】記録材Pに対するカラートナー画像転写後
の回転中間転写体ドラム105はクリーナ108により
転写残りトナー・紙粉等の付着残留物の除去を受けて清
掃される。このクリーナ108は常時は中間転写体ドラ
ム105に非接触状態に保持されており、中間転写体ド
ラム105から記録材Pに対するカラートナー画像の二
次転写実行過程において中間転写体ドラム105に接触
状態に保持される。
の回転中間転写体ドラム105はクリーナ108により
転写残りトナー・紙粉等の付着残留物の除去を受けて清
掃される。このクリーナ108は常時は中間転写体ドラ
ム105に非接触状態に保持されており、中間転写体ド
ラム105から記録材Pに対するカラートナー画像の二
次転写実行過程において中間転写体ドラム105に接触
状態に保持される。
【0113】また転写ローラ106も常時は中間転写体
ドラム105に非接触状態に保持されており、中間転写
体ドラム105から記録材Pに対するカラートナー画像
の二次転写実行過程において中間転写体ドラム105に
記録材Pを介して接触状態に保持される。
ドラム105に非接触状態に保持されており、中間転写
体ドラム105から記録材Pに対するカラートナー画像
の二次転写実行過程において中間転写体ドラム105に
記録材Pを介して接触状態に保持される。
【0114】白黒画像などモノカラー画像のプリントモ
ードも実行できる。また両面画像プリントモード、或は
多重画像プリントモードも実行できる。
ードも実行できる。また両面画像プリントモード、或は
多重画像プリントモードも実行できる。
【0115】両面画像プリントモードの場合は、加熱定
着装置100を出た1面目画像プリント済みの記録材P
は不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されて再び
二次転写部T2へ送り込まれて2面に対するトナー画像
転写を受け、再度、加熱定着装置100に導入されて2
面に対するトナー画像の定着処理を受けることで両面画
像プリントが出力される。
着装置100を出た1面目画像プリント済みの記録材P
は不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転されて再び
二次転写部T2へ送り込まれて2面に対するトナー画像
転写を受け、再度、加熱定着装置100に導入されて2
面に対するトナー画像の定着処理を受けることで両面画
像プリントが出力される。
【0116】〈第5の実施例〉(図13) 前述第4の実施例における画像形成装置(図12)は4
色フルカラー画像形成装置であるが、モノクロあるいは
1パルスマルチカラー画像形成装置等であってもよく、
この場合は、電磁誘導発熱性の定着フィルム2は弾性層
2bを省略した形態のものにすることもできる。また、
発熱層2a・離型層2cの2層構成、断熱層2d・発熱
層2a・離型層2cの3層構成、発熱層2a単層の部材
など、任意の層構成にすることができる。発熱層2aは
樹脂に金属フィラーを混入して構成したものとすること
もできる。
色フルカラー画像形成装置であるが、モノクロあるいは
1パルスマルチカラー画像形成装置等であってもよく、
この場合は、電磁誘導発熱性の定着フィルム2は弾性層
2bを省略した形態のものにすることもできる。また、
発熱層2a・離型層2cの2層構成、断熱層2d・発熱
層2a・離型層2cの3層構成、発熱層2a単層の部材
など、任意の層構成にすることができる。発熱層2aは
樹脂に金属フィラーを混入して構成したものとすること
もできる。
【0117】図13はモノクロ画像形成装置の一例の概
略構成図である。本例の画像形成装置は転写式電子写真
プロセス利用、プロセスカートリッジ着脱式、レーザー
ビームプリンタである。
略構成図である。本例の画像形成装置は転写式電子写真
プロセス利用、プロセスカートリッジ着脱式、レーザー
ビームプリンタである。
【0118】ホストコンピュータより送られた画像情報
信号によりスキャナー13からのレーザ光Lの強度を変
調し、一次帯電器12で帯電された像担持体としての回
転感光体ドラム11を走査露光して回転感光体ドラム1
1上に静電潜像を作成する。レーザ光Lの強度及び照射
スポット径は画像形成装置の解像度及び所望の画像濃度
によって適正に設定されており、感光体ドラム11上の
静電潜像はレーザ光Lが照射された部分は明部電位VL
に、そうでない部分は一次帯電器12で帯電された暗部
電位VD に保持されることによって形成する。
信号によりスキャナー13からのレーザ光Lの強度を変
調し、一次帯電器12で帯電された像担持体としての回
転感光体ドラム11を走査露光して回転感光体ドラム1
1上に静電潜像を作成する。レーザ光Lの強度及び照射
スポット径は画像形成装置の解像度及び所望の画像濃度
によって適正に設定されており、感光体ドラム11上の
静電潜像はレーザ光Lが照射された部分は明部電位VL
に、そうでない部分は一次帯電器12で帯電された暗部
電位VD に保持されることによって形成する。
【0119】感光体ドラム11は矢印の反時計方向に回
転して静電潜像は現像器14によって順次現像される。
現像器14内のトナーはトナー供給回転体である現像ス
リーブ14aと現像ブレード14bとによって、トナー
高さ、トリボを制御され、現像スリーブ上14aに均一
なトナー層を形成する。現像ブレード14bとしては通
常金属製若しくは樹脂製のものが用いられ、樹脂系のも
のは現像スリーブ14aに対して適正な当接圧をもって
接している。現像スリーブ14a上に形成されたトナー
層は現像スリーブ14a自身の回転にともない感光ドラ
ム11に対向し、現像スリーブ14aに印加されている
電圧VDCと感光ドラム11の表面電位が形成する電界に
よりVL の部分だけ選択的に顕像化する。
転して静電潜像は現像器14によって順次現像される。
現像器14内のトナーはトナー供給回転体である現像ス
リーブ14aと現像ブレード14bとによって、トナー
高さ、トリボを制御され、現像スリーブ上14aに均一
なトナー層を形成する。現像ブレード14bとしては通
常金属製若しくは樹脂製のものが用いられ、樹脂系のも
のは現像スリーブ14aに対して適正な当接圧をもって
接している。現像スリーブ14a上に形成されたトナー
層は現像スリーブ14a自身の回転にともない感光ドラ
ム11に対向し、現像スリーブ14aに印加されている
電圧VDCと感光ドラム11の表面電位が形成する電界に
よりVL の部分だけ選択的に顕像化する。
【0120】感光体ドラム11上のトナー画像は転写装
置15によって、給紙装置から送られてきた紙Pに順次
転写される。転写装置としては図に示したコロナ帯電器
以外に、導電弾性回転体に電源から電流を供給して紙に
転写電荷を付与しながら搬送する転写ローラ方式があ
る。
置15によって、給紙装置から送られてきた紙Pに順次
転写される。転写装置としては図に示したコロナ帯電器
以外に、導電弾性回転体に電源から電流を供給して紙に
転写電荷を付与しながら搬送する転写ローラ方式があ
る。
【0121】トナー画像を転写された紙は感光体ドラム
11の回転と共にシートパス22から定着装置100へ
と送り出され、加熱加圧により永久固着画像となる。
11の回転と共にシートパス22から定着装置100へ
と送り出され、加熱加圧により永久固着画像となる。
【0122】16はクリーナであり、転写後の回転感光
体ドラム11の面から転写残りトナー等の残留付着物を
除去する。
体ドラム11の面から転写残りトナー等の残留付着物を
除去する。
【0123】17は給紙カセットであり、被記録材とし
ての転写紙Pを積載収納してあり、該積載転写紙Pが給
紙ローラ18の回転により一枚分離給紙され、シートパ
ス19、レジストローラ対20、シートパス21を経由
して所定の制御タイミングで転写部に給送される。
ての転写紙Pを積載収納してあり、該積載転写紙Pが給
紙ローラ18の回転により一枚分離給紙され、シートパ
ス19、レジストローラ対20、シートパス21を経由
して所定の制御タイミングで転写部に給送される。
【0124】定着装置100を出たトナー像定着済みの
紙Pはシートパス23、排紙ローラ対24を経由して排
紙トレイ25上に排出される。
紙Pはシートパス23、排紙ローラ対24を経由して排
紙トレイ25上に排出される。
【0125】PCはプリンタ本体に対して着脱交換自在
のプロセスカートリッジであり、本例の場合は感光体ド
ラム11・帯電器12・現像器14・クリーナ16の4
つのプロセス機器を包含させてある。プロセスカートリ
ッジPCに包含させるプロセス機器の組み合わせは上記
に限られるものではなく任意である。
のプロセスカートリッジであり、本例の場合は感光体ド
ラム11・帯電器12・現像器14・クリーナ16の4
つのプロセス機器を包含させてある。プロセスカートリ
ッジPCに包含させるプロセス機器の組み合わせは上記
に限られるものではなく任意である。
【0126】<第6の実施例>(図14) 加熱定着装置100の装置構成は上述の実施形態例の加
圧ローラ駆動方式に限られるものではない。
圧ローラ駆動方式に限られるものではない。
【0127】例えば、図14の(a)ように、磁界発生
手段としての励磁コイル4・磁性コア5を支持させたフ
ィルムガイド3と、駆動ローラ31と、テンションロー
ラ32との間に、エンドレスベルト状の電磁誘導発熱性
定着フィルム2を懸回張設し、フィルムガイド3の下面
部と従動回転加圧ローラ6とを定着フィルム2を挟んで
圧接させて定着ニップ部Nを形成させ、定着フィルム2
を駆動ローラ31によって回転駆動させる装置構成にす
ることもできる。
手段としての励磁コイル4・磁性コア5を支持させたフ
ィルムガイド3と、駆動ローラ31と、テンションロー
ラ32との間に、エンドレスベルト状の電磁誘導発熱性
定着フィルム2を懸回張設し、フィルムガイド3の下面
部と従動回転加圧ローラ6とを定着フィルム2を挟んで
圧接させて定着ニップ部Nを形成させ、定着フィルム2
を駆動ローラ31によって回転駆動させる装置構成にす
ることもできる。
【0128】(b)の装置のように、磁界発生手段とし
ての励磁コイル4・磁性コア5を支持させたフィルムガ
イド3と、駆動ローラ31との間に、エンドレスベルト
状の電磁誘導発熱性定着フィルム2を懸回張設し、フィ
ルムガイド3の下面部と従動回転加圧ローラ6とを定着
フィルム2を挟んで圧接させて定着ニップ部Nを形成さ
せ、定着フィルム2を駆動ローラ31によって回転駆動
させる装置構成にすることもできる。
ての励磁コイル4・磁性コア5を支持させたフィルムガ
イド3と、駆動ローラ31との間に、エンドレスベルト
状の電磁誘導発熱性定着フィルム2を懸回張設し、フィ
ルムガイド3の下面部と従動回転加圧ローラ6とを定着
フィルム2を挟んで圧接させて定着ニップ部Nを形成さ
せ、定着フィルム2を駆動ローラ31によって回転駆動
させる装置構成にすることもできる。
【0129】(c)の装置のように、電磁誘導発熱性定
着フィルム2をロール巻きにした長尺のウエブ状部材に
し、これを繰り出し軸33側から、磁界発生手段として
の励磁コイル4・磁性コア5を支持させたフィルムガイ
ド3の下面を経由させて巻き取り軸34側に係止させ、
フィルムガイド3の下面部と従動回転加圧ローラ6とを
定着フィルム2を挟んで圧接させて定着ニップ部Nを形
成させ、定着フィルム2を繰り出し軸33側から巻き取
り軸34側へ所定の速度で巻き取り走行移動させる装置
構成である。
着フィルム2をロール巻きにした長尺のウエブ状部材に
し、これを繰り出し軸33側から、磁界発生手段として
の励磁コイル4・磁性コア5を支持させたフィルムガイ
ド3の下面を経由させて巻き取り軸34側に係止させ、
フィルムガイド3の下面部と従動回転加圧ローラ6とを
定着フィルム2を挟んで圧接させて定着ニップ部Nを形
成させ、定着フィルム2を繰り出し軸33側から巻き取
り軸34側へ所定の速度で巻き取り走行移動させる装置
構成である。
【0130】〈第7の実施例〉(図15) 電磁誘導発熱性部材は固定部材とした装置構成のものと
することもできる。図15はその例を示すものである。
することもできる。図15はその例を示すものである。
【0131】2Aは下側フィルムガイド3aの下面部に
固定して配設した電磁誘導発熱性の横長板部材(鉄板な
どの発熱板)である。この固定の電磁誘導発熱性部材2
Aと加圧ローラ6とを耐熱性の薄肉の定着フィルムFを
挟ませて圧接させてニップ部Nを形成させてある。
固定して配設した電磁誘導発熱性の横長板部材(鉄板な
どの発熱板)である。この固定の電磁誘導発熱性部材2
Aと加圧ローラ6とを耐熱性の薄肉の定着フィルムFを
挟ませて圧接させてニップ部Nを形成させてある。
【0132】励磁コイル4は横断面門型(下向きコ字
形)の磁性コア(フェライトコア)5に巻き付けて、こ
のフェライトコア5を下側フィルムガイドの内側におい
て発熱板2Aの上側に配設してある。
形)の磁性コア(フェライトコア)5に巻き付けて、こ
のフェライトコア5を下側フィルムガイドの内側におい
て発熱板2Aの上側に配設してある。
【0133】定着フィルムFは、例えばポリイミド樹脂
等の耐熱性ベースフィルム(支持層)とその外周面に形
成した離型層からなる円筒状の薄肉の低熱容量のフィル
ム部材(回転加熱部材)であり、円筒状のフィルムガイ
ド3にルーズに外嵌させてある。この定着フィルムF自
体は電磁誘導発熱性はない。
等の耐熱性ベースフィルム(支持層)とその外周面に形
成した離型層からなる円筒状の薄肉の低熱容量のフィル
ム部材(回転加熱部材)であり、円筒状のフィルムガイ
ド3にルーズに外嵌させてある。この定着フィルムF自
体は電磁誘導発熱性はない。
【0134】定着フィルムFは加圧ローラ6の回転駆動
に伴い定着ニップ部Nをその内側面が固定の電磁誘導発
熱性部材2Aの下面に密着して摺動しながら回転する
(加圧ローラ駆動方式)。
に伴い定着ニップ部Nをその内側面が固定の電磁誘導発
熱性部材2Aの下面に密着して摺動しながら回転する
(加圧ローラ駆動方式)。
【0135】固定の電磁誘導発熱性部材2Aは励磁コイ
ル4に交番電流が印加されることで生じる交番磁束をフ
ェライトコア5で集中的に受けて電磁誘導発熱する。
ル4に交番電流が印加されることで生じる交番磁束をフ
ェライトコア5で集中的に受けて電磁誘導発熱する。
【0136】そして定着ニップ部Nの定着フィルムFと
加圧ローラ6の間に記録材Pが導入されて定着フィルム
Fと一緒に定着ニップ部Nを挟持搬送されていく過程に
おいて、固定の電磁誘導発熱性部材2Aの発熱エネルギ
ーを定着フィルムFを介して受けて加熱され、トナー画
像tの定着がなされる。
加圧ローラ6の間に記録材Pが導入されて定着フィルム
Fと一緒に定着ニップ部Nを挟持搬送されていく過程に
おいて、固定の電磁誘導発熱性部材2Aの発熱エネルギ
ーを定着フィルムFを介して受けて加熱され、トナー画
像tの定着がなされる。
【0137】本例では定着フィルムFに電磁誘導発熱層
を持たないために安価な構成となり、また柔軟性も富む
ために定着フィルムFを小径化することができて装置を
小型化しやすいという特徴がある。
を持たないために安価な構成となり、また柔軟性も富む
ために定着フィルムFを小径化することができて装置を
小型化しやすいという特徴がある。
【0138】定着フィルムFの層構成は上記例に限ら
ず、耐熱性ベースフィルムと離型層との間に弾性層を介
在させるなど他の層構成のものにすることもできる。
ず、耐熱性ベースフィルムと離型層との間に弾性層を介
在させるなど他の層構成のものにすることもできる。
【0139】〈その他〉 1)上述の各実施例の加熱定着装置100においては加
圧ローラ6を位置固定して配置し、これに定着フィルム
アセンブリ(加熱アセンブリ)1を付勢手段により押圧
して両者間に定着ニップ部Nを形成させているが、逆に
定着フィルムアセンブリ1側を位置固定しこれに加圧ロ
ーラ6を付勢手段により押圧して定着ニップ部Nを形成
させてもよいし、定着フィルムアセンブリ1側と加圧ロ
ーラ6側の両方をそれぞれ付勢部材で相互押圧させて定
着ニップ部Nを形成させてもよい。
圧ローラ6を位置固定して配置し、これに定着フィルム
アセンブリ(加熱アセンブリ)1を付勢手段により押圧
して両者間に定着ニップ部Nを形成させているが、逆に
定着フィルムアセンブリ1側を位置固定しこれに加圧ロ
ーラ6を付勢手段により押圧して定着ニップ部Nを形成
させてもよいし、定着フィルムアセンブリ1側と加圧ロ
ーラ6側の両方をそれぞれ付勢部材で相互押圧させて定
着ニップ部Nを形成させてもよい。
【0140】2)磁界発生手段としての励磁コイル4や
磁性部材(磁性コア)5の形態は実施例のものに限られ
ないことは勿論である。
磁性部材(磁性コア)5の形態は実施例のものに限られ
ないことは勿論である。
【0141】3)画像形成装置の画像形成原理・方式は
電子写真プロセスに限らず、転写方式あるいは直接方式
の静電記録プロセス、磁気記録プロセスなどその他任意
である。
電子写真プロセスに限らず、転写方式あるいは直接方式
の静電記録プロセス、磁気記録プロセスなどその他任意
である。
【0142】4)加圧部材6はローラ体に限らず、回動
ベルト型など他の形態の部材にすることもできる。
ベルト型など他の形態の部材にすることもできる。
【0143】5)本発明の加熱装置は実施例の加熱定着
装置としてに限らず、画像を担持した記録材を加熱して
つや等の表面性を改質する像加熱装置、仮定着する像加
熱装置、その他、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱ラミネ
ート装置など、広く被加熱材を加熱処理する手段・装置
として使用できる。
装置としてに限らず、画像を担持した記録材を加熱して
つや等の表面性を改質する像加熱装置、仮定着する像加
熱装置、その他、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱ラミネ
ート装置など、広く被加熱材を加熱処理する手段・装置
として使用できる。
【0144】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
小熱容量の像加熱装置を実現して省電力動作を可能と
し、しかも記録材に対して的確な熱供給を行って、均一
な像加熱を実現できる。
小熱容量の像加熱装置を実現して省電力動作を可能と
し、しかも記録材に対して的確な熱供給を行って、均一
な像加熱を実現できる。
【0145】またこの像加熱装置を用いた画像形成装置
は、ウエイトタイムの短縮を可能とし、省電力で画像形
成を行うとともに、フルカラー画像のようなトナー量の
多い画像に対しても高画質を維持できる。
は、ウエイトタイムの短縮を可能とし、省電力で画像形
成を行うとともに、フルカラー画像のようなトナー量の
多い画像に対しても高画質を維持できる。
【図1】電磁誘導加熱方式の加熱定着装置の一例の横断
面模型図
面模型図
【図2】磁界発生手段(励磁コイル・磁性コア)部分の
斜視模型図と励磁回路系のブロック図
斜視模型図と励磁回路系のブロック図
【図3】電磁誘導発熱性定着フィルムの層構成模型図
(その1)
(その1)
【図4】電磁誘導発熱性定着フィルムの層構成模型図
(その2)
(その2)
【図5】励磁コイルに対する電圧印加時間の説明用グラ
フ図
フ図
【図6】第1の実施例における電力制御フロー図
【図7】比較例の動作説明図
【図8】第1の実施例の動作説明図
【図9】第2の実施例における電力制御フロー図
【図10】第2の実施例の動作説明図
【図11】第3の実施例の動作説明図
【図12】第4の実施例における画像形成装置の概略構
成模型図
成模型図
【図13】第5の実施例における画像形成装置の概略構
成模型図
成模型図
【図14】(a)・(b)・(c)はそれぞれ加熱定着
装置の他の構成形態例の概略図
装置の他の構成形態例の概略図
【図15】第7の実施例の加熱定着装置の横断面模型図
100 電磁誘導加熱方式の加熱装置(加熱定着装
置)の総括符号 1 定着フィルムアセンブリ(加熱アセンブリ) 2 電磁誘導発熱性定着フィルム 3(3a・3b) フィルムガイド 4 励磁コイル 5 磁性部材(磁性コア、フェライトコア) 6 加圧ローラ 7 励磁回路 8 温度検知素子(NTC素子) 9 マイコン 10 矩形波発生回路 S 電源 M 加圧ローラ駆動手段 N 定着ニップ部 P 被加熱材(記録材) t トナー画像
置)の総括符号 1 定着フィルムアセンブリ(加熱アセンブリ) 2 電磁誘導発熱性定着フィルム 3(3a・3b) フィルムガイド 4 励磁コイル 5 磁性部材(磁性コア、フェライトコア) 6 加圧ローラ 7 励磁回路 8 温度検知素子(NTC素子) 9 マイコン 10 矩形波発生回路 S 電源 M 加圧ローラ駆動手段 N 定着ニップ部 P 被加熱材(記録材) t トナー画像
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷川 耕一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内
Claims (12)
- 【請求項1】 回転発熱部材と、これとともにニップを
形成して像担持体を加熱加圧せしめる回転加圧部材と、
上記ニップ近傍に設置された温度検知手段と、上記回転
発熱部材に供給する電力を調整する電力制御手段とを有
する像加熱装置であって、 像加熱動作中において、上記電力制御手段は上記温度検
出手段から得る上記回転発熱部材の温度を適正加熱温度
に保つために算出される電力供給量W、及び予め定めた
複数の電力供給量Wn (n=1、2・・・)を選択して
供給することをn とを特徴とする像加熱装置。 - 【請求項2】 電力供給量Wは温度検知手段から得る回
転発熱部材の温度情報を基にPID制御されることを特
徴とする請求項1に記載の像加熱装置。 - 【請求項3】 最低電力供給量W1 を定め、増加熱動作
中において電力供給量Wを最低電力供給量W1 を下回る
場合に、電力制御手段は最低電力供給量W1の電力を供
給することを特徴とする請求項1又は2に記載の像加熱
装置。 - 【請求項4】 初期電力供給量W2 を定め、像加熱動作
の開始時に電力制御手段は初期電力供給量W2 の電力を
供給し、その後に温度検知手段から得る回転発熱部材の
温度を適正加熱温度に保つために算出される電力供給量
Wを供給することを特徴とする請求項1乃至3の何れか
1つに記載の像加熱装置。 - 【請求項5】 前回の像加熱動作時に供給した電力より
平均電力供給量Wmを計算し、電力供給量Wn (n=
1、2・・・)をWm の関数として定めることを特徴と
する請求項1乃至4の何れか1つに記載の像加熱装置。 - 【請求項6】 最低電力供給量W1 、平均電力供給量W
m に関して W1 =αWm 、α<1 を満たすことを特徴とする請求項5に記載の像加熱装
置。 - 【請求項7】 初期電力供給量W2 、平均電力供給量W
m に関して W2 =Wm とする請求項5又は6に記載の像加熱装置。 - 【請求項8】 金属製円筒フィルムからなる回転発熱部
材と、この金属製円筒フィルムに内包される励磁コイル
と、この励磁コイル両端間の電圧、或いは励磁コイルを
流れる電流を振動させるスイッチング回路とを有し、 上記スイッチング回路は上記振動を強制振動させるオン
時間と、自由振動させるオフ時間とを連続して生成する
ものであって、 電力制御手段は、上記スイッチング回路のオン時間若し
くはオフ時間を変化させることによって回転発熱部材へ
供給する電力を調整することを特徴とする請求項1乃至
7の何れか1つに記載の像加熱装置。 - 【請求項9】 オフ時間を不変値とし、電力供給量に対
応するオン時間で回転発熱部材へ供給する電力を調整す
ることを特徴とする請求項8に記載の像加熱装置。 - 【請求項10】 表面に離型層を持つフィルム状回転加
熱体と、これとともにニップを形成して像担持体を加熱
加圧せしめる回転加圧部材と、上記ニップ近傍に設置さ
れた温度検知手段と、上記回転加熱体に供給する電力を
調整する電力制御手段とを有する像加熱装置であって、 一回の像加熱動作に関して上記回転加熱体の温度は像加
熱動作開始から一定の割合で上昇するように制御される
ことを特徴とする像加熱装置。 - 【請求項11】 表面に離型層を持つ回転発熱部材であ
るフィルム状回転加熱体と、これとともにニップを形成
して像担持体を加熱加圧せしめる回転加圧部材と、上記
ニップ近傍に設置された温度検知手段と、上記回転発熱
部材に供給する電力を調整する電力制御手段とを有する
像加熱装置であって、 上記像加熱装置は、一回の像加熱動作に関して上記回転
加熱体の温度を像加熱動作開始から一定の割合で上昇さ
せるように電力供給量Wを算出することを特徴とする請
求項1乃至10の何れか1つに記載の像加熱装置。 - 【請求項12】 記録材上に未定着像を形成し、この未
定着像を担持した記録材を定着装置を通過させることに
より未定着像を永久画像ならしめる画像形成装置であっ
て、 上記定着装置は請求項1乃至11の何れか1つに記載の
像加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9368984A JPH11190949A (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 像加熱装置及び画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9368984A JPH11190949A (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 像加熱装置及び画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11190949A true JPH11190949A (ja) | 1999-07-13 |
Family
ID=18493268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9368984A Pending JPH11190949A (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 像加熱装置及び画像形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11190949A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002304083A (ja) * | 2001-04-03 | 2002-10-18 | Canon Inc | 画像形成装置および電力供給制御方法 |
KR100503843B1 (ko) * | 2001-10-11 | 2005-07-27 | 캐논 가부시끼가이샤 | 정착 장치 |
JP2019133018A (ja) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | 株式会社リコー | 定着装置及び画像形成装置 |
-
1997
- 1997-12-25 JP JP9368984A patent/JPH11190949A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002304083A (ja) * | 2001-04-03 | 2002-10-18 | Canon Inc | 画像形成装置および電力供給制御方法 |
JP4717244B2 (ja) * | 2001-04-03 | 2011-07-06 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置および電力供給制御方法 |
KR100503843B1 (ko) * | 2001-10-11 | 2005-07-27 | 캐논 가부시끼가이샤 | 정착 장치 |
JP2019133018A (ja) * | 2018-01-31 | 2019-08-08 | 株式会社リコー | 定着装置及び画像形成装置 |
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